[发明专利]一种纳米金属/红磷复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米金属/红磷光电复合材料的制备方法。首先将纳米红磷置于水中超声获得纳米红磷分散液，并配置金属前驱体水溶液；随后将纳米红磷分散液和金属前驱体水溶液相互滴加，搅拌均匀后进行原位还原复合，最后将产物抽滤、水洗、干燥获得纳米金属/红磷复合材料。本发明在制备纳米金属颗粒时不添加还原剂、保护剂、分散剂，制备方法绿色简单；本发明产物稳定性好，比表面积大，金属颗粒分布均匀，尺寸均一，复合物具有较好的光电响应特性。

技术领域

本发明属于光电材料制备技术领域，具体涉及一种纳米金属/红磷复合材料及其制备方法。

背景技术

红磷主要用于生产火柴、有机磷农药、燃烧弹、阻燃剂，亦可用于制备半导体化合物及作为半导体材料的掺杂剂。近年来，红磷作为高容量阳极材料(理论容量可达2596mAh/g)在锂离子电池领域备受关注。此外，因红磷具有良好的可见光响应特性(Eg≈1.8eV)，能实现光催化分解水产氢和产氧，其在光催化领域具有潜在的应用前景。但是红磷的电导率较低，光生电子和空穴极易复合，阻碍了其在光电领域的应用。当前，研究人员主要通过制备尺寸较小的纳米红磷缩短载流子的迁移距离等，或者与其他半导体材料及导电介质复合(YPO₄、g-C₃N₄、Ni(OH)₂、CdS、BiPO₄、黑磷、石墨烯等)促进载流子的转移来提高复合材料的光电及催化性能。

纳米金属(Au、Ag、Cu)颗粒具有很强的局域表面等离子体共振效应(LocalizedSurface Plasmon Resonance，LSPR)，其表面的自由电子和入射光能发生共振作用，可以使金属周围物体的光吸收和光激发得到有效增强，但目前将红磷与纳米金属颗粒复合的相关研究仍属空白。因此，绿色制备纳米金属/红磷复合材料具有重要意义，有利于促进红磷在光电领域的研究进展和实际应用。

发明内容

针对现有技术的欠缺，本发明提供了一种纳米金属/红磷复合材料及其制备方法，获得一种产物稳定性好，金属分布均匀，具有较好的光电响应特性的复合材料。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种纳米金属/红磷复合材料，所述的复合材料由纳米金属颗粒和红磷纳米片组成，所述的纳米金属颗粒弥散分布在红磷纳米片上。

该复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将纳米金属可溶性盐溶解于水中，获得纳米金属前驱体水溶液；将纳米金属前驱体水溶液与纳米红磷分散液混合，搅拌均匀后进行原位还原复合反应，然后将反应物抽滤、水洗、干燥获得纳米金属/红磷复合材料。

进一步的，所述的纳米金属可溶性盐为硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、硝酸银或氯金酸。

进一步的，所述的红磷分散液中红磷的浓度为0.5～2g/L。

进一步的，所述的纳米金属前驱水溶液在混合液中的浓度为0.1～2.0mmol/L。

进一步的，所述的纳米金属前驱体水溶液与纳米红磷分散液的反应温度为30～150℃，反应时间为0.5～2h。

进一步的，所述的纳米金属前驱体水溶液与纳米红磷分散液混合过程为：将纳米红磷分散液和纳米金属前驱体水溶液相互滴加。

进一步的，所述的滴加速度为1～5mL/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的纳米金属/红磷复合材料中纳米金属无团聚现象，分布均匀、尺寸均一，与红磷接触良好，光生电子与空穴分离快，复合材料具有较好的光电响应特性。

(2)本发明制备纳米金属/红磷复合材料制备方法简单，在还原制备纳米金属时不需要添加还原剂、保护剂、分散剂，能够实现金属颗粒的原位还原。